Biến động bờ biển Sóc Trăng – Bạc Liêu – Cà Mau qua phân tích ảnh vệ tinh (1973-2014)

ĐMT – ON 

Manon Besset, Edward J. Anthony, Guillaume Brunier et Philippe Dussouillez

  1. Giới thiệu

Đồng bằng sông Cửu Long (hình 1) được coi là đồng bằng lớn thứ ba trên thế giới với diện tích gần 100.000 km² (Coleman và Huh, 2004). Với 18 triệu dân, ĐBSCL thâm canh nông nghiệp gồm ruộng lúa, cây ăn quả cũng như nuôi tôm và cá, từng loại chiếm 60%, 70% và 60% tổng sản lượng của Việt Nam (Uỷ ban sông Mekong, 2010 ). ĐBSCL được mô tả như vựa lúa của Đông Nam Á, được nối với một con sông với chiều dài 4.750 km và lưu vực thoát nước khoảng 832.000 km² (Milliman và Ren, 1995). Lưu lượng nước trung bình ước tính của sông Mekong khoảng 14.500 m³/s (Uỷ ban Sông Mekong, 2010). Chế độ thuỷ văn hàng năm theo mùa với một mùa lũ (tháng 5 đến tháng 10), trong đó trầm tích của sông được đưa đến đồng bằng và bờ biển. Ước tính tải lượng trầm tích hàng năm của sông Mekong tại Kratie, Campuchia, chỉ ở thượng nguồn đồng bằng (hình 1), dao động từ 50 đến 160 Mt. Gió mùa Ấn Độ cũng tương ứng với sóng năng lượng thấp từ phía tây nam gây suy yếu dòng dọc bờ về phía Đông Bắc. Trong mùa này, lượng bùn cao từ sông Mekong chủ yếu lắng đọng trong khu vực gần bờ biển của các cửa sông phân lưu (Wolanski et al, 1998;.. Unverricht et al, 2013), khác với với mùa khô, lượng bùn mang tới do sóng mạnh bởi gió Đông Bắc Thái Bình Dương (hình 1). Trầm tích vận chuyển dọc theo phía tây nam từ cửa sông bởi những đợt gió tín phong, sức gió và thủy triều. Dải triều giảm từ khoảng 3m vào mùa xuân dọc theo bờ biển Nam Trung Hoa xuống dưới 1m ở Vịnh Thái Lan, cũng như vùng biển được che chắn từ các sóng theo mùa Thái Bình Dương có năng lượng cao hơn.

Vùng ĐBSCL phát triển nhanh để hình thành đường bờ dài 700 km ở Biển Đông từ 5,3 đến 3,5 ngàn năm với tốc độ bồi tụ lên đến 16 m/năm (Tạ et al., 2002). Khi tiếp xúc với sóng biển ngày càng tăng, tỷ lệ này giảm xuống dưới 10 m/năm ở cửa sông. Tuy vậy, tỷ lệ này vẫn ở mức cao lên đến 26 m/năm trong khu vực Cà Mau ở phía tây nam (Ta và cộng sự, 2002). Sự chênh lệch về tỷ lệ này là do hình thái lệch của đồng bằng về phía tây nam (hình 1). Sự khác biệt này cũng  phản ánh sự biến đồi kích thước hạt, từ cát ưu thế ở cửa sông, nơi bị chi phối bởi các giồng cát (Tamura et al., 2012), đến bùn ưu thế khu vực phía tây trong quá khứ là rừng ngập mặn.

Hình 1: Khu vực nghiên cứu. A: Lưu vực sông Mekong và phần nội địa với sáu lưu vực sông. B: Vùng ĐBSCL Việt Nam. Đồng bằng và một phần mạng lưới kênh rạch và đê. C: Sóng Biển Đông. (Dữ liệu Wavewatch III từ Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia (NCEP)

Vùng ĐBSCL ngày càng bị tác động tiêu cực bởi các hoạt động nhân sinh (Syvitski, 2008; Evans, 2012; Anthony, 2013), đặc biệt là xây đập ở thượng nguồn sông, khai thác vật liệu đáy sông, khai thác nước. Tác động chính trị và sinh thái tiềm ẩn của các đập thủy điện ở ĐBSCL là đối tượng của nhiều nghiên cứu khác nhau (Grumbine và Xu, 2012, Yong và Grundy-Warr, 2012, Ziv và cộng sự, 2012). Loisel et al. (2014) cho rằng sự suy giảm trầm tích lơ lửng hàng năm ở đồng bằng khoảng 5%/năm từ năm 2003-2012 rất có thể liên quan đến việc các đập ngăn trầm tích. Loisel et al. (2014) cho thấy việc giảm nồng độ trầm tích lơ lửng 5% hàng năm tại các cửa sông Mekong không phải do sự thay đổi các điều kiện sóng và lưu lượng dòng chảy, cả hai đều tương đối ổn định trong giai đoạn 1997-2012.

Khai thác cát, sỏi đáy sông được thực hiện trên quy mô rộng trong thập kỷ qua do áp lực phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là ở Campuchia và Việt Nam (Bravard và cộng sự, 2013). Brunier et al. (2014) ghi nhận sự thâm hụt lũy tích ròng 200,106 m3 đối với hai phụ lưu đồng bằng từ việc so sánh 10 năm về sự thay đổi thể tích đáy. Độ cao mực nước đồng bằng cũng bị ảnh hưởng đáng kể bởi việc khai thác nước gây ra sụt lún nhanh. Các hoạt động lâm nghiệp và nuôi trồng thủy sản phát triển rộng rãi gây thiệt hại cho thảm thực vật, bao gồm rừng tràm và rừng ngập mặn, hai loài chính là Rhizophora apiculata và Avicennia Alba (Phan và Hoàng, 1993).

  1. Phương pháp

Để theo dõi những biến động bờ biển và cửa sông Mekong, các ảnh vệ tinh Landsat năm 1973 và 2014 từ Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ được sử dụng. Độ phân giải là 60m đối với ảnh L1-5 MSS (1973) và 30m đối với ảnh L8 OLI-TIRS (2014). Các ảnh được chọn có tỉ lệ mây thấp và mức triều cao nhất có thể. Các ảnh được hiệu chỉnh từ kết quả của USGS tham chiếu trong Hệ thống đo đạc toàn cầu WGS 1984, Universal Transitor Mercator (UTM zone 48N). Việc tái điều chỉnh hình ảnh được thực hiện bằng cách sử dụng các hình ảnh SPOT5 năm 2003 và năm 2011 (độ phân giải 2,5 m) để thiết lập cơ sở địa lý. Bờ biển được số hóa cho mỗi hình ảnh cũng như tham khảo các giới hạn ngoài của thảm thực vật.

  1. Kết quả

Bờ biển có sự khác biệt rõ rệt về tỷ lệ biến đổi diện tích (hình 2). Đới bờ bị xói lở 4,40 km²/năm trong giai đoạn 1973-2014, thậm chí nhiều hơn trong khoảng từ năm 2003 đến năm 2011 với mức xói lở 6,98 km²/năm. Diện tích bồi tụ hàng năm cho giai đoạn nghiên cứu tổng thể là 3,75 km²/năm. Trong giai đoạn từ 2003 đến 2011, mức bồi tụ chỉ đạt 0,37 km²/năm. Tốc độ thay đổi diện tích trong giai đoạn 1973-2014 và 2003-2011 tương ứng là -0,65 km²/năm và -6,61 km²/năm. Đánh giá cho thấy sự mất cân bằng rõ rệt trong giai đoạn 2003-2011 giữa bồi tụ và xói lở.

Hình 2: Các đồ thị tỷ lệ thay đổi bờ biển (km²/yr) từ năm 1973 – 2014 (nghiên cứu này) và từ năm 2003 – 2011 (Anthony và cộng sự., 2013) phân tích từ các ảnh vệ tinh Landsat và SPOT 5

Gần 70% diện tích bờ biển bị xói lở trong khoảng thời gian từ năm 1973 đến năm 2014, sự sụt giảm này ảnh hưởng đáng kể đến tỉnh Cà Mau (Hình 3). Tốc độ xói lở vượt quá 20 m/năm ở nhiều nơi, nhiều nhất là hơn 50 m/năm. Tổng mức xói lở đã gây mất đất đồng bằng đáng kể dọc bờ biển này (hình 3-4).

Hình 3: Biến động bờ biển ĐBSCL. A: Đồ thị biến động diện tích bờ biển (km²/yr) từ năm 1973 – 2014 được phân tích từ ảnh vệ tinh Landsat. B: Đồ thị biến động diện tích bờ biển (m/yr) từ năm 1973 – 2014 được phân tích từ ảnh vệ tinh Landsat. C: Đồ thị biến động diện tích bờ biển (km²/năm) từ năm 2003 – 2011 được phân tích từ ảnh vệ tinh SPOT 5 (Anthony et al., 2015). D: Bản đồ biến động bờ biển từ năm 1973 – 2014 được phân tích từ ảnh vệ tinh Landsat
Hình 4: Ảnh (2012) cho thấy xói lở bờ biển điển hình ở phía tây nam, sóng biển xói vào bãi bùn

Mất đất đáng kể dọc theo bờ biển bùn cùng với những thay đổi trong việc sử dụng đất. Điều này bắt đầu từ việc rừng ngập mặn giảm mạnh trong Chiến tranh Việt Nam từ những năm 1960 đến đầu những năm 1970, tiếp theo là khai thác gỗ quá mức vào những năm 1980 và 1990 để cung cấp gỗ cho ngành xây dựng và sản xuất than củi và sau đó là việc lập các trang trại nuôi tôm vào những năm 2000 (Phan và Hoàng, 1993, Christensen và cộng sự, 2008). Hình 5 và 6 trình bày các ví dụ về thay đổi sử dụng đất và mất thảm thực vật từ năm 2003 đến năm 2011, chủ yếu là rừng ngập mặn ven biển dọc theo khu vực bờ biển đang bị xói mòn ở tỉnh Bạc Liêu. Trên diện tích 1.700 ha, 60 ha thảm thực vật đã bị mất trong giai đoạn 2003-2011. Rừng ngập mặn đã được thay thế bởi nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm (Hình 8).

Hình. 5: Biến động diện tích thảm thực vật từ năm 2003 đến năm 2011. A. Ảnh vệ tinh SPOT 5 năm 2003 tại vùng ven biển tỉnh Bạc Liêu. B. Ảnh vệ tinh SPOT 5 năm 2011 trong cùng khu vực. C. Một ví dụ thể hiện phân tích so sánh biến động thực vật ở ven biển tỉnh Bạc Liêu. Những thay đổi này liên quan đến mất rừng ngập mặn ven biển từ năm 2003 đến năm 2011 từ hai ảnh vệ tinh SPOT 5 có độ phân giải cao.
Hình. 6: Ảnh (năm 2012) cho thấy khu rừng ngập mặn còn sót lại và sự xói mòn liên tục dọc theo bờ biển
  1. Thảo luận

Biến động dài hạn (41 năm) bằng cách so sánh ảnh Landsat cho thấy sự xói lở ở phần lớn phía nam bờ biển khu vực nghiên cứu so với sự ổn định tương đối của ở bờ biển dọc Vịnh Thái Lan và phía bắc của bờ biển Nam Trung Quốc (Anthony và cộng sự, 2013, Besset, 2015). ĐBSCL đã bị con người làm biến đổi mạnh mẽ kể từ đầu thế kỷ 18 (Thanh, 2014), nhưng rõ rệt nhất trong thập kỷ qua liên quan đến việc xây dựng đập nước, khai thác quá mức.

Sự xói mòn lâu dài có thể là do nguồn cấp trầm tích giảm liên quan đến sự cô lập đáng kể của trầm tích sông trên vùng đồng bằng ngập nước đang sụt lún khi con người chiếm cứ và khai thác tăng lên trong những thập kỷ qua. Mô hình hóa trầm tích cho thấy phần xói mòn này của vùng đồng bằng hiện nay nhận được ít hơn 2% nguồn bùn nội địa được tích lũy trong vùng cửa sông (Xue et al., 2012). Việc giảm nguồn cấp trầm tích này dẫn đến sự xói mòn bờ biển bùn do năng lượng sóng ít bị tiêu giảm. Phan và cộng sự (2015) gần đây đã cho thấy tầm quan trọng của tiêu hao năng lượng sóng do bùn dọc theo bờ biển ĐBSCL. Khi quá trình xói mòn tiến triển và bùn bị phân tán, các vách bờ biển dốc hơn có vai trò ít tiêu hao năng lượng sóng hơn.

Ngoài khả năng bẫy bùn trong những con đập làm suy giảm nguồn cấp trầm tích hạt mịn về phía biển, không còn nghi ngờ gì nữa có mối liên kết khác giữa xói mòn và sự gia tăng tác động của con người. Mật độ dân số cao và các hoạt động nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản quy mô lớn đã dẫn đến sự phát triển kỹ thuật và cơ sở hạ tầng rộng khắp vùng đồng bằng (Manh et al., 2014, 2015). Sự sụt lún gia tăng có thể dẫn đến bẫy trầm tích tràn bờ tăng lên, trong khi những thay đổi do con người gây ra về hình thái và quĩ trầm tích có thể ảnh hưởng đến việc cung cấp trầm tích cho bờ biển đồng bằng. Manh và cộng sự (2014) đã ước tính rằng trầm tích lưu giữ ở ĐBSCL dao động từ 1% vào năm lũ thấp đến 6% vào năm lũ cao so với tổng lượng trầm tích ở Kratie. Điều này tương ứng với tỷ lệ bồi tụ đồng bằng ngập lụt trung bình năm là 0,3-1,8 mm. Các tỷ lệ này thấp hơn nhiều so với tỷ lệ sụt lún hiện tại 2-3 cm do Erban và cộng sự xác định (2014).

Sự xói mòn nghiêm trọng dọc theo khu vực cực nam của đồng bằng có thể là do sự định hướng đường bờ biển đối với sóng gió mùa Thái Bình Dương. Do sự giảm mức dâng cao thủy triều, dải triều thấp hơn dọc theo bờ biển này cũng gia tăng sự tái hoạt động của sóng. Do đó, xói mòn cũng phải cao hơn so với phần phía đông bắc của bờ biển gần vùng cửa sông nơi mà trầm tích được phân phân phối về hướng tây nam. Ngoài các yếu tố này, những biến đổi dọc bờ (hình 3) có thể phản ánh sự khác biệt do sự hiện diện hoặc không có rừng ngập mặn và xây dựng đê biển, cả hai đều phản ánh gián tiếp về áp lực dân số dọc theo bờ biển (hình 7) và tương ứng với những chuyển đổi nhân sinh vùng vùng ven bờ. Đê biển đã được xây dựng rộng rãi dọc theo phần lớn bờ biển để chống ngập và bảo vệ các trang trại nuôi tôm. Điều này đã dẫn đến việc “thu hẹp rừng ngập mặn” và làm giảm khả năng tiêu hao năng lượng sóng của rừng ngập mặn (Phan et al., 2015). Các khía cạnh của việc xây dựng đê để chống xói mòn bờ biển đã được Schmitt và Albers (2014) lưu ý rằng việc xây dựng đê sau dải rừng ngập mặn hẹp ven biển có thể làm trầm trọng thêm sự xói mòn bờ biển. Tuy nhiên, đê thường đạt hiệu quả trong việc giảm tốc độ xói mòn (Schmitt và Albers, 2014). Điều thú vị là các đê thường không có trong khu vực bị xói mòn nghiêm trọng nhất của tỉnh Cà Mau (Hình 3). Đây cũng là tỉnh có ít dân cư nhất trong số ba tỉnh (Hình 7).

Hình 7: Thống kê dân số ba tỉnh dọc theo bờ đồng bằng sông Cửu Long
Hình 8: Ảnh (năm 2012) cho thấy các trang trại nuôi tôm bên trái ngăn với rừng ngập mặn bên phải bởi đê đất
  1. Kết luận

Dải bờ biển phía tây nam ĐBSCL phần lớn đang bị xói lở, sự  suy thoái ảnh hưởng tới hơn 70% bờ biển bùn dài 160 km. Xu hướng này chiếm ưu thế ít nhất trong bốn mươi năm qua bằng việc phân tích ảnh vệ tinh.

Chúng tôi cho rằng sự suy giảm nguồn cấp trầm tích sông dẫn đến xói lở bờ biển có nguyên nhân chính là các hoạt động nhân sinh, các yếu tố bao gồm các kiểu tích lũy và tái phân bố bùn trên một vùng đồng bằng rộng đang sụt lún và sự loại bỏ rừng ngập mặn để nuôi trồng thủy sản có thể làm trầm trọng thêm quá trình này. Rất nhiều đập được lên kế hoạch cho tương lai trong lưu vực hạ lưu sông Mekong sẽ làm gia tăng sự mất ổn định của đồng bằng hiện tại. Tính dễ tổn thương cao do sự sụt lún đồng bằng, nguồn cung cấp trầm tích cần thiết để cân bằng quá trình này sẽ càng làm cạn kiệt trầm tích sông, do đó xói mòn sẽ có thể trầm trọng hơn.

Thanh Hằng lược dịch từ bài: Shoreline change of the Mekong River delta along the southern part of the South China Sea coast using satellite image analysis (1973-2014).

Nguồn: https://geomorphologie.revues.org/11336

Diamoitruong đặt lại tiêu đề bài báo cho phù hợp với vị trí địa lý vùng nghiên cứu.

Advertisements

Trả lời

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Đăng xuất /  Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Đăng xuất /  Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Đăng xuất /  Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Đăng xuất /  Thay đổi )

w

Connecting to %s